JPH0619799Y2 - 燃焼室間の渦流調整バルブ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、燃焼室間の透孔開度をピストン行程に合わせ
て１サイクル毎に可変させることが出来る副燃焼方式に
よる燃焼室間の渦流調整バルブに係る。

〔従来の技術〕

従来、エンジン本体のクリーン化対策として、希薄混合
気で燃焼させる方法がある。一般には混合気を薄くした
り、大量の排気ガスを再循環させる方法があるが、これ
らの方法では着火性が悪くなると同時に、燃焼速度が遅
くなる為に出力が低下し燃費消費率も悪くなる。これら
を改善するのに、希薄混合気でも燃焼が可能なように燃
焼室やバルブなどを改良した様々な方式を、各社ともし
のぎを削って発表しており、例えば、燃焼室のなかに乱
流生成ポットを取付けたものや、副吸入バルブを燃焼室
に新設したものや、各シリンダごとに２個のスパーク・
プラグを設けたものなど存在する。なかでも最も希薄混
合気でも円滑に燃焼できる方式として本田技研工業株式
会社のＣＶＣＣ（登録商標）方式がある。この方式は、
他の方式のものより希薄な混合気でも良い為、そのぶん
燃費消費も少なくて済み省エネルギー型の内燃機関であ
る。この方式は、インレット・バルブを備えた小容量の
副燃焼室を設け、ここに点火し易い濃い混合気を、主燃
焼室には極薄い混合気を各々独立したインレット・バル
ブから供給させて、点火時には副燃焼室から着火された
火炎が主燃焼室の薄い混合気を確実に燃焼させるもので
ある（本田技研工業株式会社出願の特許願昭47-45192、
同昭47-45197、同昭47-61397及び特開昭48-87207な
ど）。

〔考案が解決しようとする問題点〕

このような画期的な発明も、本来はディーゼル・エンジ
ンの副燃焼室の中にノズルを入れた従来技術の改良であ
り、つまりは副燃焼室のなかのノズルの代わりに吸気バ
ルブと点火プラグを入れたものであり、燃料も軽油から
ガソリンに変えただけのものである。

さらに副燃焼方式の性能限界としての問題点を特願昭47
-19343号より抜粋して以下要約すると、燃焼室間の透孔
開度が一定であるが故に起こる限界で、副燃焼室内の掃
気性や着火性を改良しようとしても燃焼室間相互の制約
がある為に難しくなるものである。なぜなら副燃焼室の
燃焼容量の大きさと透孔開度との相互に制約関係がある
からで、例えば副燃焼室の容量が大きくなる程、点火行
程の際に既燃焼ガスが室内に多量に残り、そのぶん吸気
行程で副燃焼室内を入念に掃気しないと点火栓による着
火性が悪化してしまう。だから燃焼室間の透孔開度は大
きくしねばならない。しかし透孔開度を大きくする程、
高負荷域の圧縮行程で主燃焼室からの過度の流入が渦流
を生じさせて着火性を悪化させるだけでなく、副燃焼室
内の適正空燃比をも歪めてしまう。

これと反対に副燃焼室の燃焼容量が小さくなる程、高負
荷域における圧縮行程での主燃焼室からの流入割合も高
くなり、激しい渦流が副燃焼室での点火プラグによる着
火性を劣化させる。この為、燃焼室間の透孔開度も室容
量に合わせて少さく形成しねばならないが、やはり透孔
開度を少さくする程、相関して掃気性低下現象があらわ
れる。

以上のような制約は、ピストン行程相互間での理想的な
透孔開度が各々の行程で異なる為に起こる無盾であるこ
とが判る。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、燃焼室間を連通する透孔の開度をピストン行
程の１サイクル毎に可変させるエンジン・バルブによっ
て、従来の燃焼室間相互の制約を無くすもので、図面を
参照しながら本考案を詳述すると次のとおりである。

燃焼室間にて連通される透孔を、ボデイ２などの被運動
部分へ孔を設けるとともに運動するバルブ１にも孔を設
けて構成し、透孔の開度をバルブ１によって可変調節す
る透孔開度調節機構を設けて、その透孔開度調節機構を
ピストン行程に合わせて可変調節運動をする機能をバル
ブ１に備えた。

〔作用〕

本考案の基本バルブによる内燃機関は、バルブと副燃焼
室との根本的な関わり方や構造自体が従来の副燃焼方式
と全く異なるものです。それは、本考案の基本バルブは
その体内に副燃焼室を形成させることによって、基本バ
ルブは副燃焼室へ絶対に突出しないものです。つまりこ
れにより、副燃焼室の室容積を決定する場合も、従来バ
ルブの突出量（リフト量）の都合による影響を受けるこ
とが全く無くなるだけでなく、副燃焼室に占める従来バ
ルブ頭（ヘッド）部の面積割合からくる室容積決定への
影響も無くなるものとなる。

ピストン行程のうち吸気行程、燃焼行程、圧縮行程、排
気行程のどの行程中にでも燃焼室間の透孔開度を自由に
調節できる本考案のバルブ１は一時的に主燃焼室と副燃
焼室間の透孔を遮断することも可能な透孔開度調節機構
を備えている。その透孔開度調節機構の様々な方式を実
施例にて説明するが、各ピストン行程で相互の制約を全
く受けずに、各行程が独立して目指すエンジン特性に合
わせた燃焼室間の透孔開度を自由に設定できる。したが
って一例として、吸気行程の際に運動するバルブ１によ
り透孔開度を最大限に拡大させて、副燃焼室に設けられ
た副吸気通路４から主燃焼室へ吸気をおこなわせれば、
貫通力は強まる混合気状態となり、主燃焼室内の吸気バ
ルブで吸入された混合気に強烈な渦流と乱流を起こすよ
うに働きかける。そして渦流と乱流は圧縮行程まで残っ
て火炎伝ぱを促進し、希薄混合気を安定燃焼させるもの
で、これは従来副吸入バルブを備えた三菱自動車工業株
式会社出願の特開昭53-117107号などのＭＣＡ−ＪＥＴ
（登録商標）方式と同じ作用を持たせられる。そして圧
縮行程では、透孔開度が小さくなったり、一時的に透孔
が遮断されることで主燃焼室からの圧縮圧力による渦流
を受けにくくしてプラグ３の着火性を損なわないように
作用できる。更に燃焼行程では、副燃焼室から噴出する
火炎噴流の強さや速さなども目指すエンジンの特性に合
わせて自由に透孔開度を調節できる。

〔実施例〕

第１図及び第２図は、本考案の第１実施例であるバルブ
１が回転運動を行なう場合の透孔開度調節機構をそれぞ
れ２例の一部分断面斜視図で示した。第１図から第８図
までは本考案のバルブ１に設ける透孔開度調節機構の様
々な仕様例と作動状態を示したものであるが、全てに共
通している事は、燃焼室間の透孔として作動する為には
最低２枚以上の板部が必要であり、本図の各々に透孔開
度調節機構を構成する上の板部Ａと下の板部Ｂで説明し
ているが、加えて、該板部Ａ，Ｂには孔が必ず必要とな
り、特に副燃焼室をバルブ１のなかに持つものは、どの
ような形、大きさ、数、位置に燃焼室間を連通させる何
かを形成した場合でも、本考案で言う孔となるし、特に
ボデイ２などの運動しない部分に設ける孔も、透孔とし
て絶対必要なものである。ところで第１図は下の板部Ｂ
に一箇所孔が設けられているが、該孔の位置より判断し
て、どちらかの板部が回転すると、透孔は一時的に遮断
するものである事が判る。また第２図は、２枚の上下板
部Ａ，Ｂに形成した孔が中心線を含んだ形で形成されて
ある為、常に透孔が連通されながら開度を調節するもの
である事が判る。

第３図及び第４図は、本考案の第２実施例であるバルブ
１が従来バルブの運動である上下運動を行なう場合の透
孔開度調節機構の開閉状態を示す一部分断面図。上下の
板部Ａ，Ｂのどちらかが運動して透孔の開度を調節する
が、一時的に透孔を遮断することもできる。

第５図及び第６図は、本考案の第２実施例であるバルブ
１が従来バルブの運動である上下運動を行なう場合の透
孔開度調節機構の開度状態を示す一部分断面図。下の板
部Ｂがバルブ１となって、該バルブ１が下降することで
透孔開度は最大となる。しかし第３図、第４図で示した
ものと異なり透孔を一時的に遮断できない。

第７図及び第８図は、本考案の第１実施例であるバルブ
１が回転運動を行なう場合の透孔開度調節機構を新たに
２例示した一部分断面斜視図。第７図は第１図同様の一
時遮断型であり、第８図は第２図同様の常時連通型であ
るが、異なる特徴は、孔の深さ（長さ）によって混合気
の貫通力や火炎の貫通力を変えようとするもので、孔の
深さが第１図、第２図の孔の大きさに相当し、該深さが
長くなる程、流体の力は弱まり、孔の大きさが小さいも
のと同様な効果を持たらす。また、これら２図の場合も
どちらの板部が回転するバルブ１であっても良い。

ところで本考案では、回転運動を行なうバルブ１を第１
実施例とし、従来バルブのように上下運動を行なうバル
ブ１を第２実施例とした。

第９図は、本考案の第２実施例を示す断面斜視図。上下
運動をするバルブ１である為、従来バルブのようにバル
ブ・スプリングを利用しながらカムで運動させる機構に
できる。また本図では透孔開度調節機構に第３図と第４
図に示したものを用いているが、他のものでも良い。ま
た、本図の様にバルブ１のなかに副燃焼室をもつもの
で、更にそのなかにバルブ１と言えるかどうか問題があ
るが、運動せずに固定されている被運動部分を設けて、
その中に副燃焼室とプラグ３を備えたバルブ１のような
ボデイ２のような被運動部分をもつ。また、本装置に副
燃焼室へ吸気させる為の副吸気通路４と、図の２種数の
バルブ１へ孔を説けても良い。

第10図は、本考案の第１実施例を示す断面斜視図。カム
シャフトなどの伝達動力源から歯車やタイミングベルト
などの機構を通じてバルブ１に回転運動をおこなわせ
る。また、透孔開度調節機構には第１図のものを用いて
いるが他の方式でも良い。また第９図のバルブ１のよう
なボデイ２のような被運動部分を、本図も副燃焼室を形
成しているバルブ１の外側にもつ。また本図のプラグ３
は、２箇所に書いてあるが、これはボデイ２に取付けて
も、バルブ１と一体化させても、どちらでも取付け可能
ということである。また、バルブ１に副吸気通路４開閉
用の孔を設ける事により、一つの回転動作で２箇所の透
孔と副吸気通路との動作を兼ね合わせることができる。

ところで本考案で用いる回転とは反転することも含む。
そしてバルブ１のなかに副燃焼室を持つ内燃方式のプラ
グ３の代わりにディーゼル・エンジンの噴射ノズルを取
付けても良い。

〔考案の効果〕

本考案は、副燃焼方式における透孔開度をピストン行程
に合わせて可変させることにより、各行程同士が相互の
制約を受け合うこと無く、それぞれの行程で独立して自
由な透孔状態に可変させて、結果的に目指すエンジンの
特性に合わせて理想的な性能にすることができる。した
がって圧縮比を高めても自然発火の起こらない高出力
で、しかも希薄混合気を安定燃焼させられるクリーンな
排ガスのエンジンにできるだけでなく、燃費消費量をも
少なくできる。また透孔開度を調節できるということ
は、従来の副燃焼方式には無い効果を発生することにな
る。それは、透孔を吸気行程の際に最大にしても心配な
いことから、副燃焼室から主燃焼室に向かって積極的に
エア又は混合気を噴出させて、三菱自動車工業株式会社
のＭＣＡ−ＪＥＴ（登録商標）方式と同じ主燃焼室かく
拌効果をもたせることもできる。さらには、第９図や第
10図のように、バルブのなかに副燃焼室を持たせること
によって、複数の弁孔の開閉動作を１本のバルブによる
運動で全てまかなわせる全く新しい副燃焼室一体バルブ
をも製作できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案の透孔開度調節機構２例を示
す一部分断面斜視図。第３図及び第４図は本考案の透孔
開度調節機構の開閉状態をそれぞれ示した一部分断面
図。第５図及び第６図は本考案の透孔開度調節機構の開
度状態をそれぞれ示す一部分断面図。第７図及び第８図
は本考案の透孔開度調節機構２例をそれぞれ示す一部分
断面斜視図。第９図は本考案の第２実施例を示す断面斜
視図。第10図は本考案の第１実施例を示す断面斜視図。 Ａ……上の板部 Ｂ……下の板部 １……バルブ ２……ボデイ ３……プラグ ４……副吸気通路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状基本バルブは体内に容積をもつ副燃
   焼室を形成しながら副燃焼室室壁へ一種類以上の弁孔部
   を形成できる構造として、とくに円筒軸芯付近に形成さ
   せた弁孔部を燃焼室間の透孔として利用して、ボデイ側
   孔部との上下運動または円運動などの単一の弁運動によ
   って最低限でも燃焼室間の透孔開度を調節させて、ピス
   トン行程の一サイクル（吸気行程・圧縮行程・燃焼行程
   ・排気行程）中で透孔状態の開度調節できることを特徴
   とする燃焼室間の渦流調整バルブ。